相图计算机计算.pdf

计算机在材料科学与工程中的应用 5章 相图的计算机计算 重庆大学材料学院 汤爱涛 概 述  相图的概念  相图是相平衡体系的几何图示. （图示温度、压力、成分之间的关系）  相图的作用  材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉.  相图获得方法  实验  方法:差热分析、化学分析、金相分析、X射线结构分析、能谱分析等  问题:实验数据不准确(高温/低温)、工作量大。  计算:  相图发展历程  实验：19世纪后期开始。1895-1899年 Fe-C 相图的研究  计算：  20世纪初期开始。  1956年，J.L.Meijering计算得到Ni-Cr-Cu三元相图.  20世纪70年代后，以Kaufman、Hillert和Ansara等为主的多国（瑞典、美国、德国、英 国、加拿大、法国、日本等）科学家，联合进行研究，研究了原理、方法、程序和数据 存储方式，形成系列软件和数据库。1981年出版计算相图杂志“CALPHAD ”和“Bulletin of Alloy Phase Diagrams” （“Journal of Phase Equalibria” ）。 本章主要内容 5.1 相图计算的原理及计算方法 5.2 相图数据库与计算软件 5.3 thermo-calc软件基本功能与应用方法 5.4 物相分析用软件Jader/pcpdfwin基本功能与应用方法 5.1相图计算的原理及计算方法  相图计算的原理  由热力学定律、相平衡定律  计算方法  由平衡各相中的组元i偏摩尔自由能相等的原 理计算相图  通过求体系自由能最小化的方法计算相图 相图计算的原理 设体系有C个组分，个相共存，在等温等压下达到多 相平衡，封闭体系的总吉布斯自由能取极小值： C  G G G   i min 体系平衡态 i 1  1 ( 1, 2 ,3 ,, ; , , ,, ) (1)i    C  广度判据 封闭体系中化学势相等        ...  （ ）2 体系平衡态 i i i i 强度判据 热力学函数表达式: G H TS  ( 3 ) 相图的热力学计算流程 系数调整 设 平衡 定 确 组 体系 热力学 确定 状态